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1、工程热力学（第五版）习题答案工程热力学（第五版）廉乐明谭羽非等编中国建筑工业出版社第二章气体的热力性质2-2.已 知 的M=2 8,求（I）N?的气体常数；（2）标准状态下汽2 的比容和密度；（3）P二 l M P a =500七时的摩尔容积Mu。解（1）汽2 的气体常数R。8314K -=-M 28=29 6./m K）（2）标准状态下的比容和密度”_R_T _2_9_6_.9_x_2_7_3*p 101325 _Un.oK m3/k1gP v=1.2 5必/m(3)P=01M PQ,1 =500c时的摩尔容积MyRRMv =P=6 4,2 7 /kmol2-3.把 C O 2 压送到容积3
2、 m 3的储气罐里，起 始 表 压 力=k P a,终了表压力“八 二-JMp a,温度由t l=4 5 增加到t 2=7 0 C。试求被压入的C O 2 的质量。当地大气压B=1 0 1.3 2 5 k P a。解：热力系：储气罐。应用理想气体状态方程。压送前储气罐中C O 2 的质量plvlml=-RT压送后储气罐中C O 2 的质量p2v2m2=-RT2根据题意容积体积不变；R=1 88.9pl =，gi+8P2=Pg2+BT1 =八 +2 7 3T2 =f 2 +2 7 3压入的C 02的质量(5)将(1),(2),(3),(4)代 入(5)式得m=12.02kg2-5当外界为标准状态
3、时，一鼓风机每小时可送300 m3的空气，如外界的温度增高到27匕，大气压降低到99.3kPa,而鼓风机每小时的送风量仍为300m3,问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题p2 pl 3 0 0 9 9.3 1 0 1.3 2 5m=m l-m 2=T 2-7 1 -2 87 WR)x 1 0 0 0=4 1.97kg2 7 32-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为1 5 3压力为O.IMPa的空气3 m3,充入容积8.5 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa?设充气过程中气罐内温度不变。解：热力系：储气罐。使用理
4、想气体状态方程。第一种解法：首先求终态时需要充入的空气质量c p2v2 7 x l 05 X 8.5m2-=-RT2 2 87 x 2 88 k g压缩机每分钟充入空气量m=PVRTl x l()5 x 32 87 x 2 88 k g所需时间m2 _m 19.83min2-8在一直径为400mm的活塞上置有质量为3000kg的物体，气缸中空气的温度为18*C,质量为2.12kg。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B=IO lkP a,问（1）气缸中空气的终温是多少？（2）终态的比容是多少？（3）初态和终态的密度各是多少？解：热力系：气缸和活塞构成的区间。使用理想气体状态方程。(1)空气终
5、态温度T2=n =VI 5 82 K(2)空气的初容积p=3 0 0 0 X 9.8/(n r 2)+l O I O O O=3 3 5.7 k P a,mRTv 1 =-=p 0.5 2 7 m 3空气的终态比容c V2 2V1v2=-m m=0.5 m 3/k g或者c RT2v2=-二P 0.5 m 3/k g(3)初态密度1 m 2.12p=-VI 0.527=4 k g/m 3c Ip2=2 2 k g/m 32-9解(l)氮气质量pv 13.7X106X0.05m=-=-RT 296.8x300=7.69kg(2)熔化温度Tpv 16.5X106X0.05mR 7.69x296.8
6、=36IK2-14如果忽略空气中的稀有气体，则 可 以 认 为 其 质 量 成 分 为=23.2%,g*2=76.8%。试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。解：折合分子量I _ I7 7 =0.232 0.768M=气体常数R。8314f-=-M 28.86=2 88 J/.g K)容积成分L =g/加2 =2 0.9%1-2 0.9%=7 9.1%标准状态下的比容和密度M 28.86P=-=-22.4 22.4=1.2 88 k g/m 31v=P=0.7 7 6 m 3/k g2-1 5 已知天然气的容积成分 口r,4 -V07/%/0,rQc HH6 =0
7、.6%,rCr,HH=0.18%r =0 18%&,/i o U.l。/。，rC021 -0.2%rN2-1.83%、全卡,NZ。试求：天然气在标准状态下的密度：各组成气体在标准状态下的分压力。解（1）密度M=（97x16+0.6x30+0.18x44+0.18x58+0.2x44+1.83x28）/100=1 6.4 8P。=M22416.4822.4=0.136kg/in3（2）各组成气体在标准状态下分压力因为：Pi=5Pen 4=97%*101.3259 8.2 85 k P a同理其他成分分压力分别为：（略）第三章热力学第一定律3-1安静状态下的人对环境的散热量大约为4 0 0 K J
8、/h,假设能容纳2 0 0 0 人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初2 0 m i n 内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。解（1）热力系：礼堂中的空气。闭口系统根据闭口系统能量方程Q=U +W因为没有作功故w=o：热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。2-2000 x400 x20/60=267X|05kJ(1)热力系：礼堂中的空气和人。闭口系统根据闭口系统能量方程Q=AU+W因为没有作功故w=o；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以内能的增加为0。空气温度的升高
9、是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。3-5,有一闭口系统，从状态1经a变化到状态2,如图，又从状态2经b回到状态1；再从状态1经过c变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。yX过程热量Q(kJ)膨胀功W(kJ)l-a-210 xl2-b-l-7-4l-c-2x22解：闭口系统。使用闭口系统能量方程(1)对l-a-2和2bl组成一个闭口循环，有j区 =(p w即 10+(-7)=xl+(-4)x 1=7 kJ 对l-c-2和2-b-l也组成一个闭口循环x2+(-7)=2+(-4)x2=5 kJ对过程2-b-l,根据=A U +卬 U=Q _ W=_ 7 (
10、-4)=_ 31 cl3-6-闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。过程Q(kJ)W(kJ)AE(kJ)1 21100011002 30100-1003 4-9500-9504 5050-50解：同上题3-7 解：热力系：1.5kg质量气体闭口系统，状态方程：=+8 U=1.5 (1.5p2 V2 -8 5)-(1.5plvl-8 5)=9 0 k l由状态方程得1000=a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得：a=-800b=1160则功量为2iW=1.5 J p d v =1.5 (8 0 0)/-1 1 6 0 v I 2 =900kJ过程中传热量Q =AU
11、+W=9 9 0 1 d3-8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa,温 度为27匕的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。解：热力系：左边的空气系统：整个容器为闭口系统过程特征：绝热，自由膨胀根据闭口系统能量方程绝热2 =自由膨胀w=o因此A U=0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得g,(T2 Tl)=0 n T2=Tl=300K根据理想气体状态方程p2=RT2V2畋plV2 6=1 0 0 k P a3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为5 0 0 k
12、 P a,2 5-C o充气开始时，罐内空气参数为l O O k P a,2 5。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。解：开口系统特征：绝热充气过程工质：空气(理想气体)根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。0=m2h2-mOhO+dE没有流出工质m 2=0d E=d U=(m u)c v 2-(m u)c v l终态工质为流入的工质和原有工质和m 0=m c v 2-m c v lm c v 2 u c v 2-m c v l u c v l=m 0 h 0 (1)h O=c p T Ou c v 2=c v T 2u c v l=c v
13、T lpWm c v l=RT1p2Vm c v 2 =RT2代入上式整理得方 kTlT2T?=-r71+(4 0-7 1省P2=3 9 8.3 K3-1 0 供暖用风机连同加热器，把温度为H=匕的冷空气加热到温度为.2 =2 5 匕，然后送入建筑物的风道内，送风量为0.5 6 k g/s,风机轴上的输入功率为I k W,设整个装置与外界绝热。试计算：(1)风机出口处空气温度：(2)空气在加热器中的吸热量；(3)若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？解：开口稳态稳流系统mCpTT=八Q n一 AT =-Q-=-1-0-0-0-=(1)风机入口为0
14、 匕则出口为 应C P 0.5 6 x 1.0 0 6 x 1 0 M ef 2=+4 =1.78 g空气在加热器中的吸热量Q=mCpT=0.56 x 1.006 x（250 1.78）=3 8 8 4 k W 若 加 热 有 阻 力，结 果 1 仍 正 确；但 在 加 热 器 中 的 吸 热 量 减 少。加 热 器 中Q=h 2-h =u2+P2v2-（wl+PM）f p2 减小故吸热减小。3-1 1 一只O0 6 m 3 的罐，与温度为2 7 匕、压力为7 MPa 的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流进罐内，压力达到5 M P a 时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的
15、阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。间储罐内最后压力是多少？解：热力系：充入罐内的气体由于对真空罐充气时，是熔变内能的过程mh=muT=T Q =kTQ=1.4x 300=420K罐内温度回复到室温过程是定容过程p2c =T2 Pn1l -3-0-0-x5uT 420=3.5 7 MPa3-1 2 压力为I MPa 和温度为2 0 0 匕的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是
16、自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需 要 I MPa 的压力举起它。求每种情况卜容器内空气的最终温度？解：（1）同上题T=kTO=1.4x473=6 6 2 K=3 8 9 C（2）h-u +wh=c p T 0L=k p卬=JpAdL-|pAkdp-；kpAp-pV=；RTcn-T0=T=C v 十 5 5 2 K=2 7 9 同（2）只是W 不同w=JpdV=pV=RTT0=T0=T=c +R4 7 3 K=2 0 0 3-13解:W=-hk 二 c 八7对理想气体 一 u=cvAT3-1 4 解(1)理想气体状态方程7 2 =2*2 9 3P l=586K(2)吸热：QC=m
17、cAT p l V R A T、2 =-ATR Tl k-I=2500kJ3-15解：烟气放热等于空气吸热lm 3空气吸取1.09 m 3的烟气的热0 =1.0 9 x 2 45=267口pvc 1.2 9 3 x 1 x 1.0 1 ZUJ Ut2=l 0+205=2153-16 解-mlhl+m2 h2 =(ml+m 2)%3h fT代入得:丁m l c T l +m2 c T2 1 2 0*773+2 1 0 x 4731=-=-(m l +z 2)c3 3 0=582K=3093-1 7 解：等容过程CPR 1.4Q =，n cm =m 旺 RT】=P 2 L p lvk-I k-T=
18、37.5kJ3-18解：定压过程“W _ 2 0 68.4x 1()3 x 0.0 3Tl=m R 1 x 2 87=216.2KT2=432.4K内能变化：U =me、,At=l x(1.0 1-0.2 87)X 2 1 6.2 _1 CAa i I156.3kJ焰变化：A H =kAU=L4 x 1 56.3 =218.8 kJ功量交换：V 2 =2 V 1 =0.0 6/773卬=f pdV=p(V2-V I)=2 0 68.4 x 0.0 3J=62.05kJ热量交换：O =A U+W=1 56.3 +62.O 5=218.35-第四章理想气体的热力过程及气体压缩4-1 1kg空气在可
19、逆多变过程中吸热4 0 k j,其容积增大为v2 =l v l,压力降低为P 2=p l/8,设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及燧和燃的变化。解：热力系是1kg空气l n(p 2/p l)l n(l/8)n=-=-过程特征：多 变 过 程l n(v l/v 2)l n(l/1 0)=09因为q=c AT内能变化为C =，R2 =717.5，/(依 K)=7 7Cp-2 一 铲!0 0 4.5乙(依 格n-kC=C 7 Z T=C=3587.5 J/(A gK)=C,NT-q cv/cn=8 X 103J膨胀功：卬二4 一 八=32 X103J轴功：叫 卬 一 28.8 X 10
20、3J.*A/?=c AF=kA u焰变：=1.4X8=11.2 X 103JAs=c/;In +cv In 燔变：1 p l=0.82X103 J/(gK)4-2 有1kg空气、初始状态为1=0 5MP,fl=1 5 e,进行下列过程:（1）可逆绝热膨胀到p 2=SIM P”.（2）不可逆绝热膨胀到p2=0 A M P a T 2 =300K.可逆等温膨胀到P2=M Pa；（4）可逆多变膨胀到P 2=SIM P”,多变指数 =2：试求上述各过程中的膨胀功及燧的变化，并将各过程的相对位置画在同一张P v图和T-s图上解：热力系1kg空气膨胀功：k-l1I1.9X 103J嫡变为0(/c2)、w=
21、-AM=c(71 72)八 7=88.3 X 103J s=n空-对总 T1 P1=116.8领K)w=RTlln 以(3)=i95.4X 103 J /伏g*长)S=Rln 且p 2 =0,462X 103 J K kg K)R T t i,p 2、jw=-1-()(4)nl 0】=67.1X 103JT2=189.2KAs=CpP l =-3 46./(依 格4-3 具 有 Ikmol空气的闭口系统，其初始容积为lm 3,终态容积为1 0 m 3,当初态和终态温度均100时,试计算该闭口系统对外所作的功及燃的变化。该过程为：（1）可逆定温膨胀：（2）向真空自由膨胀。w=mRT In =1.
22、293*22.4*287*373*In =解(1)定温膨胀功 VI 1 7140kJA.s=inR In =V I 19.14kJ/K（2）自由膨胀作功为0V2A.v=mR In =V I I9.I4U/K4一4 质量为5kg的氧气，在 30匕温度下定温压缩，容积由3m3 变成0.6m 3,问该过程中工质吸收或放出多少热量？输入或输出多少功量？内能、焙、炳变化各为多少？q=mRTIn=5*259.8*300*In竺=解：I 3-627.2kJ放热 627.2kJ因为定温，内能变化为0,所以w=q内能、焰变化均为0嫡变:V2A.s=mR In =V I-2.1 kJ/K4-5 为了试验容器的强度
23、，必须使容器壁受到比大气压力高0.1MPa的压力。为此把压力等于大气压力。温 度 为 13C的空气充入受试验的容器内，然后关闭进气阀并把空气加热。已知大气压力B=101.3kPa,试问应将空气的温度加热到多少度？空气的内能、熔和端的变化为多少？解（1）定容过程7 2 因=286*嘿 尹568.3K内能变化:Aw=%(T2 Tl)=g*287*(568.3-286)202.6kJ/kg7/?=c“(T 2 T l)=*2 87*(568.3 -2 86)=2 283.6 kJ/kgA 1 P 2As =cv I n-=P l 0.49 kJ/(kg.K)4-6 6kg空气由初态pl=0.3MPa
24、,tl=30,经过下列不同的过程膨胀到同一终压p2=0.1MPa：(1)定温过程；(2)定熠过程：(3)指数为n=1.2的多变过程。试比较不同过程中空气对外所作的功，所进行的热量交换和终态温度。解(1)定温过程W=?R T l n包=6*2 87*3 0 3*5丝=P 2 0573.2 kJQ =WT2=Tl=30(2)定熠过程卬=?_ (均，=6*-*3 0 3 *1-()=I P 1 1-4-1 0.3 3 51.4k JQ=O221.4K(3)多变过程=252.3K卬=?T 1 -T 2 =6*-*3 0 3 -2 52.3 =一1 1.2-1 436.5 kJM-kQ =mcn(T 2
25、 -T l)=6*c,-*(2 52.3 -3 0 3)=一1 218.3 kJ4-7已知空气的初态为pl=0.6MPa,vl=0.236m3/kg.经过一个多变过程后终态变化为p2=0.12MPa,v2=0.815m3/kg。试求该过程的多变指数，以及每千克气体所作的功、所吸收的热量以及内能、焙和焰的变化。l n(/;2/;l)l n(0.1 2/0.6)n=-=-解(1)求多变指数 l n(v l/v 2)l n(0.2 3 6/0.81 5)=1 3 01千克气体所作的功1w=p l v l-p2 v2 =*(0.6*0.2 3 6-0.1 2*0.81 5)=一1 1.3-1 I 46
26、k j/k g吸收的热量q=cn(T 2-T l)=nk R(T2 -T l)=g7175 2 V 2 -p l v l)n-K-I n-K-l-(0.1 2*0.82 5-0.6*0.2 3 6)=1.3-1 1.4-1 3 6.5 k J/k g内能：=4-W=1 46-3 6.5=-1 0 9.5 k J/k g h=C p(T2 -T l)=-(p 2 v 2 -p l v l)=焰：k-l-1 53.3 k J/k g s =c.v 2 f p2.0.81 5 _ .0.1 2nI n +cv I n-=1 0 0 4.5*I n-+71 7.4*l n-廊 vl P l 0 2 3
27、 6 0.6 =9 0 J/(k g k)p 2 =-p l4-8 1 k g理想气体由初态按可逆多变过程从4 0 0匕降到i o(rc,压力降为 6 ，已知该过程的膨胀功为2 0 0 k J,吸热量为4 0 k J,设比热为定值，求该气体的品和g解：AM=cv(7 2-n)=-w=-1 6 0.IKJC y,=5 3 3 J/(k g.k)卬=4(712)=出1.(吗？T 1 pl=2 0 0 k J解得：n=1.4 9R=3 2 7 J/(k g.k)代入解得：Cp=5 3 3+3 2 7=8 6 0 J/(k g.k)49将空气从初态1,tl=2(TC,定嫡压缩到它开始时容积的1/3,然
28、后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。求1 k g空气所作的功。皿=臀 口 (吟*=鲁 1 _=2：*2：3口 _ 3,】脩.k 1 pl k-1 v2 1.4 1=-1 1 6 k J/k gT2 =T1 当 i丫2 =4 5 4,7 Kv3w2 =R T2 ln =2 8 7 *4 5 4.7 *l n(l /3)丫2 =143.4 kJ/kgw=wl+w2=27.4 kJ/kg4-10 1kg氮气从初态1定压膨胀到终态2,然后定嫡膨胀到终态3。设已知以下各参数：U=5（XTC,v2=O.25m3/kg,p3=0.1MPa,v3=1.73m3/kg 求（1）1、2、3 三
29、点的温度、比容和压力的值。（2）在定压膨胀和定熠膨胀过程中内能的变化和所作的功。p2=p3()k=0.1*(-)4解：v2 0.2 5 =1.5 MPaT2 -P 2 V2=1.5*0.2 5*1。6R 2 9 6.8 =1263Kp|=p2=1.5 MPan 3 v2vl=T 2 =0.15 m3/kgP 3 V 3 0.1*1.7 3*1 0 6R2 9 6.8 =583 K（2）定压膨胀=cv(T2 Tl)=,.八 7 364 kJ/kgW=R(T 2-T 1)=45.4 kJ/kg定嫡膨胀 0 3-7 2)=5 0 5 .Rw =T2-T3 =k-1 -505 kJ/kg或者：其 q=
30、0.卬=-505 kJ/kg4-11 1标准m 3的空气从初态lpl=0.6M Pa,tl=300C定嫡膨胀到状态2,且v2=3vl。空气由状态2继续被定温压缩，直到比容的值和开始时相等，v 3=v l,求1、2、3点的参数（P,T,V）和气体所作的总功。,R T 2 8 7*5 7 3vl =-=-=解：P1 6 x 1（?0.274 m3/kgp 2=p l（与=0.6*（-）1 4=丫2 3 0,129 MPaT2 =Tl()*-1=5 7 3 *(-)0 4=v2 3 369KV2=3V 1=0.822 m3T3=T2=369KV3=V 1=0.274 m3p 3 =p 2()=0.1
31、 2 9*=u 3 vl 0.387 MPa4-1 2压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩至p2=5MPa。如压缩150标准m 3空气，试求用水冷却压气机气缸所必须带走的热量。设大气处于标准状态。Q =W=p l V l l n且=0.1 0 1 3 2 5*1()6 *i 5 0*l n =解：P 2 5-59260kJ4-13活塞式压气机吸入温度U=20和压力p l=0M Pa的空气，压缩至lj p2=0.8M Pa,压气机每小时吸气量为600标准m3。如压缩按定温过程进行，问压气机所需的理论功率为多少千瓦？若压缩按定端过程进行,则所需的理论功率又为多少千瓦？解：定温：pV 1 0 0
32、0 0 0 x 6 0 0m=-=-=R T 2 8 7*2 7 3*3 6 0 0 0.2i5kg/sWs mR T=P 2-37.8KW定境lI71W l kR Tlf l 八 少 L 4*2 8 7*2 9 3-,0.8 ,v=/7 2 1-(-)卜=0.2 1 5*-1-()1 4 卜 -1 p l 1.4 1 0A=-5 1.3 KW4-1 4某工厂生产上需要每小时供应压力为0.6MPa的压缩空气600kg；设空气所初始温度为2 0 C,压力为O.IMPao求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率。若按n=1.22的多变过程压缩，需要的理论功率为多少？解：最小功率是定温过程m=600
33、/3600=l/6 kg/sWs=加?7 1也包=P 2=-25.1 KW最大功率是定燧过程IIZ 1W、=机7kR7T7 r i一(片)=k T P 1-32.8 KW多变过程的功率M/1nR T pl卬 =?工7 口 一（7）一 i=-29.6 KW4-1 5实验室需要压力为6M Pa的压缩空气，应采用一级压缩还是二级压缩？若采用二级压缩，最佳中间压力应等于多少？设大气压力为()/，大气温度为2 0,压缩过程多变指数n=L 25,采用中间冷却器能将压缩气体冷却到初温。试计算压缩终了空气的温度。解：压缩比为6 0,故应采用二级压缩。中间压力：2 =师5=0.7 7 5 M P a公 一 T3
34、 =T2(左)丁2 =4 4 1 K4-1 6有，离心式压气机，每分钟吸入p l=0.1 M P a,tl =1 6 的空气4 0 0 m 3,排出时p 2=0.5 M P a,t2=7 5。设过程可逆，试求：(1)此压气机所需功率为多少千瓦？该压气机每分钟放出的热量为多少干焦？解(1)RT1=8.04k g/sl n(p2/pl)n=-l n(v l/v 2)=I J 3建RWs=tnnw=m-(T 1-T 2)=九 一 1 1I 8 3K W-kQ=m-cv(T2-n)(2)=-7 l 2.3k J/s4-1 7三台空气压缩机的余隙容积均为6%,进气状态均为O.I M P a、27 ,出口
35、压力均为0.5 M P a,但压缩过程的指数不同，分别为：n l=1.4,112=1.25,n 3=K试求各压气机的容积效率(假设膨胀过程的指数和压缩过程的指数相同)。0 5 -=1-0.06*()14 1 =n=L4:O,0.8 7n=1.25：4=0.8 4n=l ：4=0.7 6第五章热力学第二定律5-1(1)8 7 3-3138 7 3=6 4.14%W o =%Q=0.6 414x 100=6 4.14 kW02=(1-7,()21=(1-0.6414)x100=35.86 kWTT,1000-400 7,.=1=-=60%5 2 T 1000%=7 Q =0.6x1000=600
36、kJ 700 kJ该循环发动机不能实现=cp(7；-7；)=1.01x(1000-300)=707 kJ/kgq?=RTJn&=RTJn 乙=肛 In|,Pi Pi VT2)1.4(300=0.287 x 300 x InUoooJ=-362.8 kJ/kg卬=7+%=707-362.8=344.2 kJ/kgw77=一q、344.2707=48.68%7,c5-4TI1000-3001000=70%w=7 4 =0.7 x 707=495 kJ/kg。，=马。=当 x 100000=89765 kJ/h5-5 一 1293人 工 一293293-2639.77P=100000 kJ/h=1
37、0(=27.78 kW 3600S2,c 彳一5-6 /293293-27314.65尸噜:荒翳=4 5 5 卜 亚P由T2(T,-7;)X12003600t2 20 得 7；=313 K=40oC5 7 Q=rjte2cQ=0.3x5x10000=15000 kJ/h02=2(1-7)=10000 x(1-0.3)=7 000 k J/h5-8Q&=Q +Q2=15 000+7 000=22000 k J/h5-9可逆绝热压缩终态温度./N-1.4-1 n,V 0 3尸心=1匹=300 x =410.61 Pi)I K可逆过程0二 公0+卬:。，不可逆过程Q=AU+W=且W =1.1W,贝|
38、J A U =1.1A Umcv(T?-工)=1.而g 伍-T)5,=7；+1.1(心一4)=300+1.1x(410.6 300)=421.7 KA S =/c“I n马-R i n上 =0.1x(1.01111 丝 且-0.28 7 1nI。(A J I 300=0.0028 6 k J/k g.K5-10理论制冷系数:25 829 3 25 8=7.37P =L=1257。=4.7 4 kW制冷机理论功率：%7.37 x 36 00散热吊-储=2 +2=125 7 00+4.7 4 x 36 00=1427 5 6 k J/hm =1 4 2 7 5 6=48 6 7.2 k g/h冷却
39、水量：.3 4.19X75/1 =Qi Ul=100-30=7 0 k J热源在完成不可逆循环后端增0.026 k J/k g.K则第二个过程热源吸热：Q?=T 愣 +0.026)=100+6 00 x 0.026 =115.6 k J工质向热源放热：W=&-%=T 66-(-30)=-8 5.6 k J5-12可逆定温压缩过程嫡变：s=-R I n 匹=-0.28 7 x l n =-0.6 6 k J/k g-KP i o.i s可逆过程耗功：w =R(l n且=0.28 7 x 400 x l n =-26 4 k J/k gP21实际耗功.=125卬=L25 x（-264）=-330
40、kJ/kg因不可逆性引起的耗散损失：q=w-w =-330-（-264）=-66 kJ/kg s，=$+g=-0.66+-=-0.44 kJ/kg-K总燧变：T0 3 0 05/3（乙一工），=金（一 I）w%C p（-彳）T,/-1 v3/V 1-1%5%（七一工）T/T-1 P21P 1=R7Jn 25-14 2%=q.（f）+也 m 区 3c（7；-7；）+/?72ln-+方 in 包7尸1 空=1_&=1_二_ _ _ _ _ _ _&0 R7；lna TJn”Pi Pi5-15 1=1940 K,T；=660 K =1-爻=1-侬T；1940=66%叱）=。刃=1000 x 66%=
41、660 kJ%,、=0/1-勺=1000 x（1-=700 kJ0.2 7/J （2000 J萩=%2一%=700 660 kJ=40 kJ叫=小5-16 町400 x0.10.287x3130.445 kgm2U=c、,（T-T,）+m2cv（T-T2）=0丁 mT.0.445x313+0.238x293 2”T=-=-=306 Kmx+m20.445+0.238P=m.+mRT（0.445+0.238）x0.287x306“!2=-2-=0.3 MPav+匕0.1+0.1AS=加+机 2 As2=m,c In-+机)C!In-Rin 上4 p j 2(。/p j=0.445 11.01.I
42、n 迎-0.287 In|I 313 0.4 J+0.23811.01 In-0.287-In I=0.0093 kJ/KI 293 0.2)T、=7；互=400 x2.5=1000 K5-17 -Piqt=cv(与一T j=0.723x(1000-400)=433.8 kJ/kg l 12=611.8 K5-21(J I 1 JR(Tt-7；)_ 0.2968x(800-611.8)n-l 1.2-1=279.3 kJ/kg=(U 968x8p 0 0 2 3 71 Pl 1000%RT2 0.2968X611.8二-二-2 p2 200=0.908 m7kgA5=cD In -/?In =
43、I nI n 4 Pi K-1 T P|1.4x0.2968,611.8 _,o,0.2.,T/1”=-In-0.2968 In 一 =0.20 kJ/kg-K1.4-1 800 0.1ex,”一ex“2=%一 出 一 A,(彩一匕)+4($2-4)=工7(刀 一 4)-Po(V 2 匕)+”心=I；：x(800-611.8)-100 x(0.908-0.237)+300 x0.2=132.5 kJ/kg5-22RT、200 x100.287x500=13.94 kgQ=mcp(7；-7；)=13.94x1.005x(6 0 0-5 0 0)=l400.7 kJ s=c“ln -=1.005x
44、ln=0.1832 kJ/kg-KP T.500EXq=2-7；-Ai=1400.7-300 x 13.94 x 0.1832=634.6 kJAn(i=7 -As=300 xl3.94x0.1832=766.1 kJ5-23KR()_K-l1.4x0.287x(500-320)1.4-1=180.74 kJ/kgAs=In 马-A In 匹=1.005 x In-0.287 x Inp Tx pi 500 0.5=0.0134 kJ/kg Ke xh e xh2=hh+To($2-S)=金(T 一笃)+As=1.005 x(500-320)+300 x 0.0134=184.92 kJ/kg
45、5-24h i-exh27(1)180.74184.92=97.7%T1-上=1 -V300+201000-20=67.3%q(2)300W OO=70%=2,(77,-77)=1000 x(0.7-0.673)=27 kJ。2 =2(1-)=1000 x(1 0.673)=327 kJL=7；ASiso=300 x 0.09=27 kJ符合!第六章习题解答3 d vV积分：a 3(1(力2 J r =(p 2 V2-必)+。-I匕V,c,T(dp Ras=aT+av=-dv T dT)v v-b-T_ RC v=仃 12a=2a(v-b)2(v-6)2 V3 1RTV3du=cvdT+T 俘
46、)-P dvcvdT+-p d v=cvdT+二八6-4 了小”+图 八”+春小6.5 dh=Tds+vdp倍=T 法（湿蒸气区T 恒定）6_7两=，+喝1小R 净 Tq-=RTn:du=cvdT+(1)像-，dv-cvdT+/3T、(3)4但1、T y d p.r/vdp=cpdT+(v-T 0v)dpds-如+半dv-dp H dv0T pvT6_广*+（即，v与v无关，仅与T有关6 Tds=cpdT-vdp Tds=cvdT+pdv片图僚不用q=mn =8.314x500 xlnv1-b20-0.031685-0.031686-11=5782.7 kJ/kmolAu=c i-I%137.
47、64x1 1Vl)5 2020.6 kJ/kmol卬=q-=5782.7-20.6-5762.1 kJ/kmolm R _ dJ _ _ _ 2 8 33.4 7(_ J _ 1工 一 万 旧 方 厂 0.4 6 1 4 2 73.1 6 .2 5 8.1 5 J6-1 2 =-1-30 72p,=p g T 3。72 =6 i 2-3 7 2 =1 6 5.4 P q*r a第七章水蒸气7-1当水的温度t=8 0 ,压力分别为0.0 1、0.0 5、0.1、0.5及I M P a时，各处于什么状态并求出该状态下的焰值。解：查表 知 道t=8 0 时饱和压力为0.0 4 735 9 MP a。
48、因此在0.0 1、0.0 5、0.1、0.5及I M P a时状态分别为过热、未饱和、未饱和，未饱和、未饱和。焰值分别为 2 6 4 9.3k J/k g,334.9 k J/k g,335 k J/k g,335.3 k J/k g,335.7 k J/k g o7 2已知湿蒸汽的压力p=l M P a干 度x=0.9。试分别用水蒸气表和h-s图求出h x,VX,UX,SXO解：查表得：h =2 777k J/k gv =0.1 9 4 3m 3/k gu =h -pv =2 5 8 2.7 k J/k gs =6.5 8 4 7 k J/(k g.K)h x =x h +(l-x)h =2
49、 5 75.6 k J/k gv x=x v +(l-x)v =0.1 74 9 m 3/k gu x =x u +(l-x)u =2 4 0 0 k J/k gs x=x s +(l-x)s =6.1 4 k J/(k g.K)h =76 2.6 k J/k gv =0.0 0 1 1 2 74 m 3/k gu =h -pv =76 1.4 7 k J/k gs =2.1 38 2 k J/(k g.K)7-3在V =6 0 L的容器中装有湿饱和蒸汽，经测定其温度t=210C,干饱和蒸汽的含量m v=0.5 7k g,试求此湿蒸汽的干度、比容及焰值。解：t=21 0C的饱和汽和饱和水的比容
50、分别为：v =0.1 0 4 2 2 m 3/k g v =0.0 0 1 1 72 6 m 3/k gh =2 79 6.4 k J/k g h =8 9 7.8 k J/k g1 7 1 -m-v湿饱和蒸汽的质量：V=-枷m解之得：x=0.5 3比容：v x =x v +(l-x)v =0.0 5 5 8 m 3/k g焰：hx=x h +(1 -x)h =1 9 0 4 k J/k g7-4将2 k g水盛于容积为0.2 m 3的抽空了的密闭刚性容器中，然后加热至2 0 0 试求容器中(1)压力；(2)焰；(3)蒸汽的质量和体积。解(1)查200的饱和参数h=2791.4kJ/kg h=